Scacco al Riverbero

Il nuovo impianto audio digitale all’Opera del Duomo di Siena

Chiara Benedettini

Con l’intenzione di accogliere al meglio i molti senesi che seguono le funzioni religiose in Duomo, nel 2021 è stato completamente rinnovato l’impianto audio, risalente agli anni ‘60. La scelta della distribuzione in digitale, di diffusori direttivi e di alcune accorgimenti per minimizzare il passaggio dei cavi hanno dato ottimi risultati. Un investimento proporzionale alle aspettative per uno dei principali monumenti italiani a carattere religioso

Come molte Cattedrali famose, anche quella di Siena è dai più percepita come un museo, e visitata per ammirare i tesori artistici più che per seguire le funzioni. Invece assistere a una Messa in Duomo può essere emozionante, al di là della propria fede: volumi che si stagliano vertiginosamente verso l’alto, maestria nelle grandi proporzioni, suggestione delle vetrate colorate… tuttavia gli stessi elementi che ci fanno apprezzare queste mirabili architetture, ci rendono anche pressoché impossibile capire le parole dell’officiante. Infatti la maggior parte delle chiese hanno gradi di riverbero elevatissimi, dati dagli infiniti rimbalzi delle frequenze sulle superfici, amplificate da spazi spesso grandissimi. Già dagli anni ‘60 la Cattedrale era stata quindi dotata di un impianto audio per amplificare ma soprattutto per dirigere più efficacemente suoni e parole verso i fedeli, che nel frattempo ha naturalmente avuto necessità di essere sostituito. È stata così indetta una gara per un nuovo impianto allo stato dell’arte, che potesse beneficiare delle migliori tecnologie di diffusione sonora sia per il parlato che per la diffusione di musica di sottofondo, nelle ore nella quali il Duomo ridiventa un “museo”. Con malcelato orgoglio, la commessa è rimasta “in casa” ed è stata assegnata a MCM di Siena, che ha proposto le tecnologie di Biamp per l’instradamento e gestione dei segnali, e la direttività dei diffusori Renkus Heinz, tutti marchi distribuiti da Prase Media Technologies. Il nuovo impianto è stato installato nell’estate del 2021 e le calibrazioni e messe a punto sono proseguite per tutto settembre, un lavoro di fino che ha portato ottimi risultati.

Un progetto per una struttura articolata

Il Duomo di Siena è un ambiente articolato, con un’aula principale (lunga 90 metri) suddivisa in tre navate da pilastri, un transetto diviso in due navate e un coro molto profondo; è regolata in numerose campate ed è sormontata da una audace cupola a base dodecagonale. Sulla destra sono presenti la Cappella della Madonna del Voto e quella del Santissimo Sacramento, la prima viene utilizzata quotidianamente per le funzioni, la seconda invece è riservata per particolari ricorrenze; ce ne sono anche altre due, di San Giovanni e di Sant’Ansano, ma non vengono utilizzate per le funzioni quindi non hanno rilevanza per il nostro articolo. Di fatto nella navata centrale si svolge solamente la Messa della domenica e delle ricorrenze principali del calendario liturgico. Inutile dire che ognuna delle zone del Duomo aveva bisogno di una sua diffusione, più possibile separata da quella delle altre: non è necessario che la Messa nella Cappella del Voto sia percepibile in tutto lo spazio, come era importante avere una buona diffusione anche nelle aree vicine all’ingresso, oppure garantire agli officianti un buon ascolto della propria voce. Tutte necessità specifiche che hanno richiesto la progettazione di un impianto unitario ma strutturato in blocchi separati e indipendenti, riuniti quando c’è necessità di avere la stessa diffusione in tutto lo spazio.

Un altro tassello importante è stato il posizionamento degli apparati, e il passaggio di nuovi cablaggi, che sono stati ridotti al minimo e più possibile integrati con quanto esistente, sia per l’intrinseca difficoltà dovuta alla struttura e alle notevoli distanze da percorrere, ma anche per non intervenire sulle preziose strutture del Duomo. Il primo nucleo del progetto era stato già stilato nel 2016, poi preso in mano da Donato Masci dello studio di design acustico Studio Sound Service, che si è occupato anche delle misure acustiche dell’ambiente; successivamente è stato ripreso e perfezionato ai fini della gara da Fulvio Muzzi di MCM di Siena, coadiuvato da Marco Cappellotto, Project Manager dell’azienda di distribuzione Prase Media Technologies.

Un impianto unitario ma con logica “a blocchi”

L’impianto è concepito come un sistema unitario a intelligenza distribuita, e il concetto di impianto a blocchi si riflette anche nella sua struttura fisica: ogni zona fa riferimento a un rack che contiene le apparecchiature necessarie alla gestione, processamento, routing e amplificazione dei segnali audio, e ognuno di essi è collocato strategicamente in prossimità delle zone di competenza. Due dei quattro rack allestiti sono stati disposti nel sottotetto e gestiscono le due navate di destra e di sinistra, un terzo si occupa della Cappella della Madonna del Voto per le esigenze quotidiane di diffusione, il quarto e più importante si trova in sagrestia. Da quest’ultimo parte infatti il collegamento in fibra ottica per il trasporto dell’audio in formato digitale che raggiunge i rack delle altre zone. “Questa è la peculiarità del sistema pensato per il Duomo – ci ha raccontato Muzzi – e anche il suo valore aggiunto. Per evitare grandi quantità di cavi da gestire e passare, grazie alla scelta di matrici digitali abbiamo impostato un collegamento in fibra ottica fino ai rack delle singole zone, stendendo un solo cavo che abbiamo potuto svolgere abbastanza facilmente attraverso alloggiamenti e canale e senza impattare sulle strutture del Duomo. Una volta raggiunti i rack ‘locali’, siamo partiti con i classici cavi di segnale per portare il segnale audio ai singoli altoparlanti, e naturalmente anche, nel senso inverso, per far arrivare l’input proveniente dai microfoni agli amplificatori”. Il sistema gestisce infatti anche diverse sorgenti microfoniche, posizionate in vario modo all’interno della Cattedrale, che confluiscono verso i mobili rack della propria “area di competenza”; una sorgente sonora dedicata alla musica di sottofondo

(già presente nel vecchio impianto audio), è posizionata nel mobile rack della Sagrestia e viene messa in funzione quando la Cattedrale è aperta al pubblico non religioso. L’audio digitale è stato gestito tramite il protocollo AVB – Audio Video Bridging – la tecnologia scelta dal costruttore Biamp che ha fornito le matrici Tesira presenti nei vari rack; un protocollo di comunicazione capace di gestire sia l’audio che il video in formato digitale, quindi in caso di future necessità il Duomo si ritrova già con un impianto che potremmo definire “future proof”, già aperto quindi non solo a possibili ampliamenti, ma anche alla gestione di segnali video. Un’altra differenza di impostazione, e di cablaggio, è stata fatta per le diverse tipologie di diffusione sonora: per la navata centrale, il transetto ecc. dove gli effetti del riverbero sono maggiori e maggiore anche la necessità di sentire bene, si è deciso di utilizzare diffusori altamente direttivi, capaci quindi di dirigere il suono in maniera selettiva; questo tipo di apparecchi sono solitamente attivi, ovvero vengono amplificati tramite una unità esterna e il segnale viene trasportato tramite cavi bilanciati. Per questi diffusori è stato portato un cablaggio ex-novo. Per le altre altre zone, come l’area dell’altare, quella in prossimità delle porte esterne, le cappelle dove si officiano le funzioni quotidiane ecc. sono stati scelti diffusori passivi, ovvero senza amplificazione interna e con caratteristiche meno specifiche in termini di potenza e direttività. Per questa parte di impianto sono stati in parte utilizzati i vecchi cablaggi, evitando così un’operazione non secondaria in termini di difficoltà e costi.

Il controllo dell’impianto

Uno dei temi più importanti legati alle tecnologie di oggi è l’ergonomicità e la possibilità di gestire facilmente impianti complessi anche senza l’assistenza continua di un tecnico. Questa era anche la richiesta per il Duomo: era necessario poter selezionare solo una delle zone per la Messa, per esempio, oppure attivarle tutte per la diffusione della musica di sottofondo. Sono stati quindi scelti e opportunamente programmati tre pannellini di comando TEC-1 sempre di Biamp, per gestire le funzioni locali come “Player acceso/spento”, oppure “Microfoni altare spenti/accesi”, “Volume coro” ecc. Il TEC-1 con il maggior numero di impostazioni è quello che gestisce la navata centrale e le laterali, ma che presenta anche funzioni generiche per tutto il sistema; gli altri due pannelli invece propongono solo le funzioni specifiche per la Cappella della Madonna del Voto e per quella del SS. Sacramento. Nel rack della sagrestia è presente anche un PC: tramite un software di controllo e con un quadro sinottico consente di avere il pieno controllo di tutto il sistema, inoltre permette di gestire l’assistenza remota tramite internet, senza dover essere fisicamente presenti in Duomo.

Diffusione e direttività

Un capitolo a sé meritano i diffusori per l’importanza che ricoprono in ambienti acusticamente difficili come sono le chiese. In questo caso sono state scelte soluzioni del costruttore americano Renkus-Heinz, Iconyx Compact: si tratta di colonne sonore Iconyx Compact ICC36/3 a controllo digitale della direttività che, con la loro tecnologia, offrono una corretta intelligibilità del parlato anche in un ambiente acusticamente complesso come il Duomo di Siena. Non ultimo, presentano una veste estetica curata, apprezzata in ambienti artistici, e con finitura RAL personalizzata per armonizzarsi ai colori degli interni. Per quanto riguarda i diffusori passivi è stato scelto uno dei marchi storici della distribuzione di Prase Media Technologies: Tannoy, nei modelli VLS15 e VLS30, che alloggiano rispettivamente sette o 14 altoparlanti full range da 3,5” e otto oppure 16 tweeter da 1”, caratteristiche che li rendono adatti alla diffusione del parlato ma anche della musica con frequenze medio gravi, data la loro capacità di supportare anche fino ai 110 Hz. Si tratta anche per i VLS di modelli progettati per la direttività, in questo caso tramite array verticale: l’interazione tra le frequenze di diffusori adiacenti consente di ottenere una maggiore precisione nella diffusione e maggiore capacità di arrivare lontano. I modelli più piccoli sono stati utilizzati per esempio come monitor per la Cappella del SS. Sacramento, i grandi come diffusione sia qui che nella Cappella della Madonna del Voto. 

www.prase.it www.mcm-service.it www.biamp.com www.shure.com www.renkus-heinz.com www.operaduomo.siena.it

Credit Marco Cappellotto/Prase Media Technologies

Intervista con Guido Pratesi, Rettore dell’Opera del Duomo di Siena

Guido Pratesi è stato eletto Rettore nel 2019, lo abbiamo raggiunto al telefono per un commento sugli adeguamenti tecnologici che hanno coinvolto la struttura Il rinnovamento dell’audio è parte di un più complesso lavoro di adeguamento di alcune strutture del Duomo, che ha coinvolto il riscaldamento della zona per il culto, l’illuminazione della Biblioteca Piccolomini, e una speciale guaina di protezione utile per la sicurezza dei fedeli in questo momento della pandemia. Tre progetti intesi a migliorare la permanenza dei tanti senesi religiosi che frequentano il Duomo. Tutti gli interventi hanno avuto un’ottima riuscita e, per quanto riguarda l’audio, posso dire che la differenza è percepibile subito. Non c’è veramente paragone tra la situazione precedente, l’impianto tra l’altro copriva solo la zona della Cupola, e quella di oggi. Adesso si sente, e bene, fino in fondo alla chiesa senza sforzo.

Quindi un investimento proporzionale alle attese? Certamente sì. Tutti hanno lavorato bene, utilizzando tecnologie all’avanguardia, un bel progetto proporzionale con l’importanza e la fama del luogo, al quale hanno partecipato aziende di rilevanza nazionale. Alla fine ha vinto una realtà senese, naturalmente secondo una regolare gara; ci fa piacere che l’imprenditoria del territorio abbia saputo emergere.

Interview with Guido Pratesi, Rector of the Opera del Duomo di Siena

Guido Pratesi was elected Rector in 2019, we reached him on the phone for a comment on the technological adjustments that have involved the structure. GP - The renovation of the audio is part of a more complex adaptation work of some structures of the Duomo, which involved the heating of the area for worship, the lighting of the Piccolomini Library, and a special protective sheath useful for safety of the faithful at this time of the pandemic. Three projects aimed at improving the stay of the many religious Sienese who frequent the Duomo. All the interventions had excellent success and, with regards to the audio, I can say that the difference has been immediately noticeable. There is really no comparison between the previous situation. The system, among other things, only covered the area of the Dome. Now it reaches all the way to the end of the church effortlessly.

So an investment proportional to expectations? Definitely. Everyone worked really well, using cutting-edge technologies. It’s such a beautiful project proportional to the importance and fame of the place, so much so that companies of national importance expressed interest. In the end, a Sienese company won and we are pleased that local entrepreneurs have been able to emerge.

CHECK IN THE REVERBERATION

The new digital audio system at the Opera del Duomo in Siena

Chiara Benedettini

With the intention of better welcoming the many Sienese who attend religious services in the Cathedral, in 2021 the audio system, dating back to the 1960s, was completely renovated. The choice of digital distribution, directional speakers and some measures to minimise the passage of cables have given excellent results. An investment proportional to expectations for one of the main Italian monuments of a religious nature

Like many famous cathedrals, even that of Siena is perceived by most as a museum, and visited to admire the artistic treasures rather than to follow the functions. Instead, attending a Mass in the Cathedral can be exciting, beyond one’s faith: sounds that soar upwards, mastery in large proportions, suggestions of stained glass windows. However the same elements that make us appreciate these admirable architectures also make it almost impossible for us to understand the officiant’s words. In fact, most churches have very high degrees of reverberation, given by the infinite bounces of frequencies on the surfaces, amplified by often very large spaces. Back in the 1960s, the Cathedral had been equipped with an audio system to amplify but above all to more effectively direct sounds and words to the faithful, which naturally needed to be replaced. A tender was thus launched for a new state-of-theart system, which could benefit from the best sound diffusion technologies for both speech and background music, during the hours in which the Cathedral becomes a “museum” again. With undisguised pride, the order remained “at home” and was assigned to MCM of Siena, which proposed Biamp’s technologies for signal routing and management, and the directivity of Renkus Heinz loudspeakers, all brands distributed by Prase Media Technologies. The new plant was installed in the summer of 2021 and calibrations and fine-tuning continued throughout September, a fine work that has brought excellent results. A project for an articulated structure

The Cathedral of Siena is an articulated environment, with a main hall (90 meters long) divided into three naves by pillars, a transept divided into two naves and a very deep choir; it is regulated in numerous bays and is surmounted by a bold dome with a dodecagonal base. On the right there is the Chapel of Our Lady of the Vow and that of the Blessed Sacrament, the first is used daily for functions, the second is reserved for special occasions. There are also two others, San Giovanni and Sant’Ansano, but they are not used for functions and therefore have no relevance for our article. In fact, in the central nave only the Sunday Mass and the main recurrences of the liturgical calendar take place. It goes without saying that each of the areas of the Duomo needed its own diffusion, as separate as possible from that of the others: it is not necessary that the Mass in the Chapel of the Vow be perceptible throughout the space, as it was important to have a good diffusion also in the areas close to the entrance, or guarantee a good projection of the officiant’s voice. All specific needs that required the design of a unitary system but structured in separate and independent blocks, brought together when there is a need to have the same diffusion throughout the space. Another important element was the positioning of the equipment, and the passage of new wiring, which have been reduced to a minimum and integrated as much as possible with what exists, both for the intrinsic difficulty due to the structure and the considerable distances to be covered, but also in order not to intervene on the precious structures of the Duomo. The first nucleus of the project had already been drawn up in 2016, then taken over by Donato Masci of the acoustic design studio - Studio Sound Service, who also dealt with the acoustic measurements of the environment; it was subsequently taken up and perfected for the purposes of the tender by Fulvio Muzzi of MCM di Siena, assisted by Marco Cappellotto, Project Manager of the distribution company Prase Media Technologies.

A unitary system but with “block” logic

The plant is conceived as a unitary system with distributed intelligence, and the concept of a block plant is also reflected in its physical structure: each zone refers to a rack that contains the equipment necessary for the management, processing, routing and amplification of the signal audio, and each of them is strategically placed near the areas of competence. Two of the four racks set up were arranged in the attic and managed with the two aisles on the right and left. A third deals with the Chapel of Our Lady of the Vow for the daily needs of diffusion, the fourth and most important is located in the sacristy. From the latter part, in fact, the fibre optic connection for the transport of audio in digital format reaches the racks of the other areas. “This is the peculiarity of the system designed for the Duomo and also its added value. To avoid large quantities of cables

to manage and step over, thanks to the choice of digital matrices, we have set up a fibre optic connection up to the racks of the individual zones, laying a single cable that we could carry out quite easily through housings and channel without impacting on the structures of the Duomo. Once we reached the ‘local’ racks, we started with the classic signal cables to carry the audio signal to the individual speakers, and of course also, in the reverse direction, to get the input from the microphones to the amplifiers.” Muzzi told us. In fact, the system also manages various microphone sources, positioned in various ways inside the Cathedral, which flow into the mobile racks of their “area of competence”; a sound source dedicated to background music (already present in the old audio system), is positioned in the mobile rack of the Sacristy and is put into operation when the Cathedral is open to the non-religious public. The digital audio was managed through the AVB protocol - Audio Video Bridging - the technology chosen by the manufacturer Biamp who supplied the Tesira matrices present in the various racks; a communication protocol capable of managing both audio and video in digital format, so in case of future needs the Duomo already finds itself with a system that we could define as “future proof”, therefore already open not only to possible extensions, but also to the management of video signals. Another difference in setting and wiring was made for the different types of sound system: for the central nave, the transept, etc. where the effects of reverb are greater and the need to hear well is also greater, it was decided to use highly directional speakers, therefore capable of directing the sound selectively. These types of devices are usually active, ie. they are amplified by an external unit and the signal is carried through balanced cables. For these speakers a new wiring has been brought. For the other areas, such as the altar area, the one near the external doors, the chapels where daily functions are officiated, etc. passive speakers were chosen, ie. without internal amplification and with less specific characteristics in terms of power and directivity. For this part of the plant, the old wiring was partly used, thus avoiding a non-secondary operation in terms of difficulty and costs.

System control

One of the most important issues related to today’s technologies is ergonomics and the ability to easily manage complex systems even without the continuous assistance of a technician. This was also the request for the Duomo: it was necessary to be able to select only one of the areas for Mass, for example, or to activate them all for the diffusion of background music. Three TEC-1 control panels by Biamp were therefore chosen and appropriately programmed to manage local functions such as “Player on / off”, “Altar microphones off / on”, or “Chorus volume” etc. The TEC-1 with the most settings is the one that manages the central aisle and aisles, but which also has generic functions for the whole system; the other two panels instead propose only the specific functions for the Chapel of the Madonna and for that of the SS. Sacrament. In the sacristy rack there is also a PC: through a control software and a synoptic panel it allows you to have full control of the whole system, and also allows you to manage remote assistance via internet, without having to be physically present at the Cathedral.

Diffusion and directivity

Loudspeakers deserve a separate chapter for the importance they play in acoustically difficult environments such as churches. In this case, solutions by the American manufacturer Renkus-Heinz, Iconyx Compact, were chosen: these are Iconyx Compact ICC36 / 3 soundtracks with digital directivity control which, with their technology, offer correct speech intelligibility even in an acoustically complex environment like the Duomo of Siena. Last but not least, they have a refined aesthetic look, appreciated in artistic environments, and with a customised RAL finish to harmonise with the colours of the interior. As for the passive loudspeakers, one of the historical brands of Prase Media Technologies distribution was chosen: Tannoy, in the VLS15 and VLS3 models which house respectively seven or 14 full range speakers of 3.5” and eight or 16 tweeters of 1”. These are characteristics that make them suitable for the diffusion of speech but also of music with medium-low frequencies, given their ability to support even up to 110 Hz. For VLS models designed for directivity, in this case via vertical array: the interaction between the frequencies of adjacent speakers allows for greater diffusion accuracy and greater ability to reach far. For example, the smaller models were used as a monitor for the Chapel of the SS. Sacramento, the large ones spread both here and in the Chapel of the Madonna del Voto.  Installed equipment

Sacristy 1 Biamp Tesira Forte AVB Presentation Mixer 1 Biamp TEC-1S 1 Furman Network Distributor 1 Extreme Network Ethernet Switch

Rack High right and left 3 Biamp Tesira AMP amplification unity 2 Furman Network Distributor 2 Biamp Tesira EX-MOD Expansion Unit 2 Extreme Network Ethernet Switch

Madonna del Voto Chapel 1 Biamp Tesira Forte AVB Presentation Mixer 2 Biamp TEC-1S 1 Furman Network Distributor 1 Extreme Network Ethernet Switch 1 Tannoy VLS15-EN54 vertical array speaker 1 Tannoy VLS30B vertical array speaker

Santissimo Sacramento Chapel 2 Tannoy VLS30B vertical array speaker 1 Tannoy VLS15-EN54 vertical array speaker

Central Space Speakers 4 Tannoy VLS15-EN54 vertical array speaker 2 Tannoy VLS30B vertical array speaker 8 Renkus Heinz Iconyx Compact ICC36/3

Microphones 1 Shure MX391W/C boundary microphone 1 Shure MX418/N goose neck Microphone 1 Shure Beta 87C microphone 1 Shure ULXD4Q – receiver 4 ch 3 Shure ULXD-B87 – handheld wireless microphone 1 Shure ULXD1 – bodypack wireless microphone 1 Shure UA844 – antenna distributor/combiner 1 RF Venue – 4Zone – antenna combiner 4 Shure UA 874 – antenna